The Upper Layered Series of the Reinfjord Ultramafic Complex A Closer Look at the Magmatic and Structural Evolution of Dykes and Host Rocks
Abstract
Reinfjord Ultramafiske Kompleks (RUK) er en stor ultramafisk intrusjon i Nord-Troms i Norge. Reinfjorder en av fire ultramafiske komplekser i Seiland Magmatiske Provins (SMP) som man antar vartransportpassasjen for primitiv magma fra den øvre mantelen gjennom skorpen, og har gjennom detteforsørget SMP med magma. På grunn av at RUK har så velbevarte teksturer og strukturer fra et stortdyp gir denne intrusjonen et unikt innblikk i mantelprosesser og andre dype magmaførendemekanismer som sjeldent bevares i slike ultramafiske intrusjoner når de kommer til overflaten.Primære magmatiske strukturer og deformasjonsprosesser som har blitt observert i RUK har blittstudert og beskrevet i dette arbeidet.For å kunne studere intrusjonen i nok detalj ble det samlet steinprøver som videre ble preparert tilkvantitative analyser som XRD, hovedelement, delelement og sporelement analyse. Det ble ogsåpreparert tynnslip for bruk i optisk mikroskop for mineralogisk og tekstuell analyse i kombinasjon medelektronmikroskopanalyse og mikrosondeanalyse.Øvre lagdelte serie (ØLS) er en av de tre store magmatiske seriene i RUK. I denne magmatiske serienfinnes flere gangbergarter samt store serpentiniseringssoner som tidligere ble trodd relaterte tilemplasseringen av sentral serien (SS). Gangbergartene har bevart teksturer som infiltrasjon av enplagioklas og karbonatdannende smelte, lokalisering av deformasjon og pseudotakylitter. ØLS har blittstudert for å få en bedre forståelse av hvordan den relaterer til SS, i tillegg til hvordan deformasjon harpreget denne magmatiske serien, samt hvilke deformasjonsmekanismer som har vært aktiv. I tillegg tildette har en ny malmdannende prosess blitt oppdaget, som kan ha en innvirkning på forståelsen avdet malmdannende potensiale til RUK.De 1-5 meter replasserende dunittene som tidligere var antatte utstikkere fra SS har blitt studert, ogkonklusjonen er at de ikke relaterer til en replasserende prosess, men heller senere Kaledonskomvandling av bergartene.Den eldste gangbergartstypen er en lhz gang, som er antatt å ha intrudert ØLS via duktil oppsprekking.Denne gangbergarten har i tillegg et temporalt forhold til den potensielle malmdannendeplagioklasdannende smelten. På grunn av mineralogi og kjemi er det antatt at denne smelten stammerfra delvis oppsmelting av den omkringliggende Langstrand gabbroen. Det ser ut til at denneplagioklasdannende smelten skaper en fritt flytende sulfidsmelte i reaksjon med wehrlitten som kandanne emulsjonsteksturer av Fe-Ni-Cu-sulfider.Den phenokrystiske hbl gangen har ofte blitt beskrevet som en lamprofyr. I dette studiet har dennegangtypen blitt sammenliknet med kjente lamprofyrer rundt i verden. Basert på kjemisk signatur serikke denne gangen ut til å relatere til tradisjonelle lamprofyrer, og dannelsesmodeller for lamprofyrerkan dermed ikke brukes for denne gangtypen.Hbl gabbronoritten er den gangtypen som assosieres mest med deformasjon i ØLS. Denne gangen erofte omsluttet av et gult deformasjonsmateriale. Dette er dannet av en reaksjon mellom wehrlitten ogCO2 og vann som er fraksjonert ut av den krystalliserende gabbroen. Denne reaksjonen har ført til atden omkringliggende wehrlitten har blitt mykere og svakere, og har dermed lettere tatt oppdeformasjon.Ett minimums emplasseringstrykk og temperatur har også blitt beregnet. Dette er på 9,42 ± 0,87 kbarog 1037 ± 22 OC, som er en ca. emplaceringsdybde på 32,5 km. Reinfjord Ultramafic Complex (RUC) is a large ultramafic intrusion located in Northern Troms countyin Norway. Reinfjord is one of four other ultramafic complexes in the Seiland Igneous Province (SIP),and these ultramafic complexes are believed to be the conduits for melt from the upper mantlethrough the crust, feeding SIP with primitive magma. Because of the deep seated and well-preservednature of this ultramafic complex, RUC provides insight into mantle processes, and large melt transferswhich are rarely preserved in these ultramafic rocks during their uplift. Primary magmatic structuresand deformation processes which can be observed in RUC has been studied and described in thisthesis.In order to study the intrusion in detail samples have been collected and prepared in order to getquantitative analyses like XRD, major, minor and trace element analyses. Thin sections were alsoprepared from the samples to study the dykes and host rock features texturally and mineralogically.These thin sections were also used for SEM analyses and EPMA analyses.Upper Layered Series (ULS) is a magmatic series in RUC which hosts a large variety of dykes as well aslarge serpentinization zones believed to relate to replacive dunite migration from Central Series (CS).The dykes themselves host features like diffuse infiltration of plag rich melt, strain localization andpseudotachylytes. ULS has been studied in order to better understand the temporal relationship withCS, as well as understand which deformation mechanisms and systems were active during thedeformation of RUC and ULS. In addition to this, a new ore forming process has been identified in ULS,which may apply for all of RUC.Earlier, large 1-5 metre replacive dunites have been believed to protrude from CS during itsemplacement, into ULS. This thesis provides proof that these zones are simply serpentinization zones,and are most likely not related to any form of replacement textures. The serpentinization zones relateto a large normal fault east of the Southern Plateau of RUC, and are believed to be Caledonianserpentinization processes.The earlies dyke generations are ultramafic lhz dykes, and have intruded into ULS via ductile fracturing.This dyke type also has a temporal relationship with a potential ore forming, plag and carbonatedominated infiltrating phase, believed to originate from partial melting of the surrounding Langstrandgabbro. The melt forming the plag domains seems to create a free sulphide liquid, capable of formingemulsion textured Fe-Ni-Cu-sulphides.The phenocrystic hbl dyke has been described as a lamprophyre. This dyke type was compared to otherknown lamprophyre dykes around the world, and based on the findings, this dyke type does not seemto fit the chemical profiles of lamprophyres.One of the dyke types most closely associated with deformation is the hbl gabbronorite foundthroughout ULS. This dyke is believed to have softened the surrounding wehrlite via fractionation of aH2O and CO2 phase out of the dyke, which has reacted with the wehrlite. This reaction has createdlarge weakness planes in the reaction zones surrounding the hbl gabbronorite.In addition to the textural, structural and chemical study of the many lithologies in RUC, a pressureand temperature estimate for ULS has also been calculated. This study provides a minimumemplacement depth and temperature for ULS at a pressure of 9,42 ± 0,87 kbar, and a temperature of1037 ± 22 OC. This translates to an emplacement depth of ~32,5 km.